[發明專利]半導體結構的形成方法

有效

• 申請號: 200710005245.3
• 申請日: 2007-02-12
• 公開（公告）號: CN101150062A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: 余振華;蔡宏駿;張惠林;沈定宇;盧永誠
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/3105
• 分類號: H01L21/3105;H01L21/82;H01L21/8238;H01L21/84
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳晨

技術領域

本發明涉及一種金屬氧化物半導體元件，更特別涉及具有應力溝道區的金屬氧化物半導體元件，以及其形成方法。

背景技術

在大型集成電路(VLSI)的尺寸不斷縮小，且運算速度不斷提高的要求下，改善元件的驅動電流越來越重要。元件電流與柵極長度、柵極電容、載流子移動能力息息相關。縮短柵極長度、增加柵極電容、以及增加載流子移動能力可改善元件電流表現。柵極長度可隨著電路體積越來越小的趨勢縮短。柵極電容可通過薄化柵極介電層或采用較高介電常數的柵極介電層等方法增加。為了進一步改善元件電流，需要增加載流子移動能力。目前的主要方法是形成具有應力的硅溝道，此種作法不需改變柵極長度，可降低電路工藝或設計的復雜度。

NMOS元件的表現可通過施加拉伸應力于溝道區來改善，PMOS元件的表現則可通過施加壓縮應力于溝道區來改善。應力的來源可為具有應力的蓋層(capping?layer)，如金屬氧化物半導體元件上的接觸孔蝕刻停止層(contactetch?stop?layer，以下簡稱CESL)。圖1為現有技術的半導體結構，PMOS元件2與NMOS元件4上具有CESL。具有壓縮應力的CESL6形成于PMOS元件2上，而具有拉伸應力的CESL8形成于NMOS元件4上。由于CESL6與CESL8具有不同應力，需要分別的沉積兩次CESL、兩次光刻工藝、以及兩次蝕刻工藝，兩組獨立的工藝分別形成CESL6以及CESL8。兩組工藝使不同應力的CESL的成本提高。現有技術的另一個問題在于一般使用的CESL為具有高介電常數的氮化硅。如此一來將使集成電路的電阻電容延遲(RCdelay)問題惡化。

在相關技術中，可由另一種方法形成CESL。此方法包括形成具有應力的CESL層于NMOS元件與PMOS元件上，接著進行離子注入或等離子體處理于PMOS上的CESL，使PMOS上的CESL層產生應力變化。然而并非所有的CESL材料均適用等離子體處理。因此，目前急需新的方法來形成CESL，以提供適當的應力NMOS元件與PMOS元件。

發明內容

本發明為解決上述問題，使半導體結構的不同元件區具有不同應力，以及調整不同元件區的應力，提供一種半導體結構的形成方法，包括提供基板；形成應力層于基板上，且應力層具有第一型應力；形成圖案化掩模層于應力層上；以及進行電磁射線處理，使未被圖案化掩模層所遮蔽的部份應力層的第一型應力轉變成第二型應力。

上述半導體結構的形成方法中，該電磁射線為UV射線。

上述半導體結構的形成方法中，該第一型應力為拉伸應力，且該第二型應力為壓縮應力。

上述半導體結構的形成方法中，該應力層的介電常數約介于3與7之間。

上述半導體結構的形成方法中，該應力層包括摻雜碳的介電材料。

本發明還提供一種半導體結構的形成方法，包括提供基板，包括第一元件區；形成第一金屬氧化物半導體元件于第一元件區；形成應力層于第一金屬氧化物半導體元件上；以及進行后處理調整應力層的應力，其中后處理基本上擇自下列工藝：UV硬化、激光硬化、電子束硬化、或上述的組合。

上述半導體結構的形成方法中，該應力層的應力為由壓縮應力轉變至拉伸應力，或由拉伸應力轉變至壓縮應力。

上述半導體結構的形成方法中，該后處理增加該應力層的應力。

上述半導體結構的形成方法中，該基板還包括：第二元件區；以及額外金屬氧化物半導體元件形成于該第二元件區，且該額外金屬氧化物半導體元件的型態與該金屬氧化物半導體元件的型態相反；其中該應力層覆蓋該額外金屬氧化物半導體元件與該第二元件區；當進行該后處理時，覆蓋該額外金屬氧化物半導體元件與該第二元件區的該應力層被掩模層遮蔽。

上述半導體結構的形成方法中，在該后處理后還包括：遮蔽該第一元件區；以及進行額外后處理調整該第二元件區的應力層的應力，其中該后處理與該額外后處理的工藝參數實質上不同。

上述半導體結構的形成方法中，該應力層包括摻雜碳的氧化硅、摻雜碳的氮化硅、氮化硅、氮氧化硅、或上述的組合。

上述半導體結構的形成方法中，在該后處理前還包括離子注入步驟，用以釋放該應力層的應力。

本發明還提供一種半導體結構的形成方法，包括提供基板，具有主動區；形成金屬氧化物半導體元件于主動區；形成接觸孔蝕刻停止層于金屬氧化物半導體元件上，其中接觸孔蝕刻停止層包括摻雜碳的氧化硅、摻雜碳的氮化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅、或上述的組合；以及進行UV硬化工藝于接觸孔蝕刻停止層。